從潛艇結構演變看“阿穆爾”的價值

李振宇

從冷戰到冷戰後的一段時期，單/雙殼體幾乎成為分辨東、西方潛艇技術流派的特征。蘇聯對雙殼體結構設計和應用的經驗最豐富，但俄羅斯設計的首代677型“阿穆爾”級常規潛艇卻一反傳統，采用了擁有明顯直段的卷葉形單殼體結構。通過俄羅斯從636M到677的結構設計調整，也許能對常規潛艇結構發展趨勢有所認識，也可以對“阿穆爾”存在的價值有所了解。

單雙殼體對比

單雙殼體潛艇的差異在于壓載水艙的布置方式。單殼體潛艇壓載水艙一般布置在潛艇艚艉兩端，艇體中段的耐壓殼體直接與海水接觸。雙殼體潛艇的壓載水艙覆蓋整個艇體，用幾毫米厚的帶肋非耐壓殼包裹耐壓殼體。在耐壓殼體內部容積相同時，單殼體潛艇的尺寸、排水量和表面積均小于雙殼體，水下航速和機動性能更好，目標特征也更小。雙殼體潛艇要達到同樣的性能，必須提供更強的動力抵消艇體較大的截面和阻力，增加動力功率又要加大耐壓殼動力艙空間，反過來又會擴大非耐壓殼體的外部尺寸，形成遠比單殼體潛艇復雜的平衡關系。單殼體的技術優勢是直接的，但在冷戰前幾十年，雙殼體在潛艇結構設計方面卻形成了接近壟斷的地位。從技術角度分析，雙殼體的優勢來源于生產的方便性，直接因素就是耐壓殼體的加工工藝難度。

潛艇潛深由最初的幾十米發展到現在的上千米，耐壓殼體材料的強度增長速度非?？?，高強度材料本身的硬度、韌性、疲勞限制和焊接條件不同，成型工藝方法和技術手段也有差異。根據常規加工方法對比，單殼體潛艇的耐壓殼是暴露的主要結構，耐壓殼加工的曲度和表面焊接質量要求高，材料加工、成型與焊接的工藝要求嚴格，艇體上附件（如舷側聲吶陣）的安裝要求多，工藝難度和生產成本都較高。單殼體潛艇的耐壓殼外表必須光潔，這要求筒段結構只能采用內肋板，艙內的肋板和加強筋條對設備布置有不利影響，也會擠占艙內容積。

雙殼體潛艇非耐壓殼的強度要求不高，材料選擇范圍大，較薄的殼體有很好的加工和焊接性能，可以用常規技術滿足最有利的外形設計目標。耐壓殼安裝在壓載水艙內部，本身的形狀并不需要考慮阻力等流體問題。所以，雙殼體潛艇可以簡化耐壓殼的外形設計，選擇容易加工的容器形結構，焊縫處理和表面光潔度的標準也相對較低，生產工藝比單殼體潛艇要簡單和容易得多。雙殼體潛艇的加強肋板和筋條可以焊接在耐壓殼外，兼作耐壓和非耐壓殼的強化結構，“干凈”的艇體艙內壁有利于設備安裝和布線。

可以看出，單/雙殼體并不存在最優的選擇。選擇艇體結構只能根據技戰術目標及設計生產能力進行平衡。

單雙殼體的實踐

033潛艇仿制于蘇聯的R級，R級是帶有二戰技術特征的W級的發展型。035是利用033的平臺，根據新的戰術目標調整性能指標的改進型。039的艇體設計有較高的技術標準，但整體布局，尤其是階梯形指揮塔，以及艇艏垂直排列的雙排魚雷發射管，仍然沒脫離033/035攻擊水面目標的特點。按技術標準，039相對035的進步，大致與蘇聯641和641B級潛艇的改進途徑相當。

039改進型開始部分與636短水滴形的艇體線形接近，空間更充裕。由于潛艇的主要使用海區與蘇聯/俄羅斯不同，雖然在淺水區活動的標準相當，但冰區活動要求降低和深度控制較嚴格的要求，使該艇在模仿636的艇體上采用了039的十字舵。如果用039的圍殼舵和877的艏水平舵對比，艏水平舵強度好，破冰能力強，回收後的艇體外沒有突起的舵面，但舵面的尺寸和位置受限制較大。圍殼舵雖然較靠近重心，舵效較低，但開放的空間利于使用大尺寸舵面，還能簡化艇體結構設計，減少舵面水動噪音對艏聲吶陣的干擾。

從033到035，主要用來執行封鎖交通線和攻擊水面艦艇任務。西方國家則在60年代初就開始轉換潛艇作戰任務，常規潛艇開始重視水下航行性能，并更重視反潛作戰，代表特征是水下高航速，雙作用魚雷和大型聲吶。039的艇體布局與德國209相似，也具備對潛作戰能力，但艇艏魚雷管安裝方式限制了聲吶的尺寸。聲吶基陣的尺寸與性能有對應的關系，美國核潛艇和日本常規潛艇采用肩置魚雷管，歐洲和俄羅斯潛艇以及日本“蒼龍”級潛艇采用艏置橫向魚雷管。肩置縱排魚雷管的優點是艏聲吶艙尺寸大，聲吶系統工作環境好，比較尖銳的艇艏有利于水下高航速。缺陷是魚雷管靠後，為避開艏聲吶艙，魚雷管相對中軸線略有外傾角，魚雷儲備和再裝填比較復雜，潛艇內部艙室布局也比較緊張。艏置橫向魚雷管安裝方式的聲吶艙尺寸較大，魚雷管設在聲吶艙上利于降低艙內設備所占空間，魚雷再裝填設備和操作也比較簡單。缺點則是魚雷發射系統對聲吶工作存在干擾，艇艏也比肩置魚雷管潛艇要圓鈍很多，同樣功率條件下的水下航速存在一定的差距。

常規潛艇的排水量要明顯小于核潛艇，但隨著潛艇設備和武器構成的要求越來越高，艇內機電和作戰系統的尺寸也越來越大。常規潛艇的尺寸和排水量增加的幅度不但受成品條件和戰術要求限制，更受成本與維護費用的嚴格要求，冷戰期間還有過排水量近4000噸的艇型，但本世紀的常規潛艇在成本和功能的雙重限制下，排水量增長已近極限。

水滴形艇體適合水下航行，但短粗的水滴形內部空間設置難度大，常規潛艇艙內空間緊張，水滴形艇體會增加艙內設備布局的難度。日本的常規潛艇型號更新很快，但從其首代水滴形“渦潮”級開始，“夕潮”、“春潮”標準排水量從1850、2200噸增加到2450噸，“親潮”級增加到2700噸，最新的“蒼龍”不但改變了艇體線形，排水量又增加了10%。

蘇聯常規潛艇存在更明顯的大型化趨勢，611、641、641B級遠洋潛艇的排水量一路飆升，到877級開始降低，但水下排水量仍穩定在3000噸標準。636綜合性能比較出色，但在迅速增強的設備和武器，尤其是增加AIP系統的要求下，維持水滴形的難度越來越大，排水量已近極限。033/035排水量在2000噸級，039處于接近3000噸的擴展狀態，新型常規潛艇的結構類似636級，水下排水量估計也在3000噸等級。如果增加AIP艙段至少要增加500噸排水量，勢必影響航速，如果再增強火力和加裝新設備，排水量增加對性能影響達到拐點時，就必須對動力進行大改。endprint

潛艇排水量增加的同時也會增大目標特征，迫使潛艇采用更多的低信號措施，如消聲瓦這類附加結構，但又會影響到動力和排水量，最終難以平衡。通過近半個世紀的技術發展，潛艇設備的小型化已接近極限，只能在潛艇結構設計上尋找更好的方法。蘇聯/俄羅斯常規潛艇長期選擇雙殼體，但新型的677則選擇了單殼體，這種反傳統的變化就是潛艇設計適應性能要求的表現。

歐洲潛艇為了適應淺海作戰的靈活性，尺寸和排水量普遍低于俄羅斯同類潛艇，但該裝的設備和系統哪樣也無法減免。為獲得盡可能大的艙內空間，歐洲潛艇大都采用混合形或長卷葉形艇體外形。卷葉形潛艇的水下航行性能不如水滴形，但與單殼體結合後，卻獲得了較大的艇內空間。歐洲國家研制的209、212、214和A19這些常規潛艇，設備條件和火力強度并不比877級弱，部分型號還應用了AIP動力，但水下排水量卻普遍控制在2000噸以下，動力功率要求和目標特征都低于877級。這些潛艇即使增加AIP艙段，排水量仍可控制在2500噸以下。但俄636型潛艇再增加排水量所面對的困難太大，為解決設備與尺寸方面的矛盾，俄羅斯研制的677型潛艇選擇了單殼體，在維持基本作戰系統和設備條件的同時，將水下排水量由3100噸壓縮回2000噸，即使增加AIP艙段也不高于2500噸，能夠達到與212A/214型潛艇相當的標準。

作為“反傳統”的代價，雙殼體的636儲備浮力為32%，單殼體的677只有10.5%。儲備浮力低確實會影響碰撞安全性，但潛艇戰術目標的重要性超過事故安全性。理論上，雙殼體潛艇非耐壓殼與耐壓殼之間有液艙，能增強抗毀傷能力，對事故後抗沉和武器攻擊都有價值。問題是，常規潛艇的尺寸和排水量均低，耐壓殼外的液艙厚度并不大，顯然無法達到蘇聯核潛艇米級的隔艙厚度，這種防御作用未必有效，但付出的代價卻難以接受。按照同樣艇型和同樣航速的單、雙殼體潛艇計算，雙殼體潛艇的儲備浮力大，就意味著港浮注，排水量高，潛艇的垂直機動性遠不如單殼體潛艇。同時，因為雙殼體潛艇的橫截面尺寸大，潛艇水下加速和回旋性能均比單殼體低5%-6%，直接影響到規避反潛搜索和攻擊的能力，機動性弱和較大尺寸更容易被反潛武器命中。

雙殼體潛艇的液艙包裹幾乎全部艇體，這層液艙可部分削弱潛艇內噪音向外部傳遞的強度。但是，雙殼體的隔音效果以削弱內部噪音為主，當潛艇航行速度超過一定標準（理論計算為6節）後，潛艇的流體噪音比重迅速增加，雙殼體的大尺寸和復雜注/排水裝置會產生更大的聲信號。再為嚴重的是，非耐壓殼體的厚度只有幾毫米，強度也不高，在水下高速航行時會在水流沖擊下振動，外部海水和內部液艙液體也容易出現共振，航行越快產生的噪音就越高，流體噪音的控制和削減難度就越大。單殼體潛艇的噪音環境與雙殼體相反，因為艇內噪音可直接通過殼體傳到海水中，在低速航行時的噪音控制要求較高，但在航速超過4節後單雙殼體的差異開始縮小，超過6節後內部機械噪音指標比例降低，單殼體潛艇在噪音等級上開始表現出優勢。根據潛艇水下戰術航行速度要求，以及水下機動性的對比，單殼體潛艇在水下戰術活動時更有優勢。

677成為蘇/俄現代潛艇中首個單殼體型號。俄羅斯選擇并不熟悉的單殼體潛艇結構，除了增強潛艇戰術指標，也是因為雙殼體在應用上的弱點已無法忽視。俄羅斯通過對677的系列化設計，將基本型排水量控制在2000噸，實現了下接低成本的千噸等級，上可滿足增加AIP段和“俱樂部”等垂直發射重型導彈的擴容需要，使677成為功能和成本都有較大選擇范圍的系列化常規潛艇。

“阿穆爾”的價值

在相當于636M的潛艇批量裝備後，新型常規潛艇，必然會采用AIP動力，對聲吶、武器和內部設備的性能要求也要增加，擴大潛艇內部空間是無可改變的趨勢，但與蘇聯877/636系列潛艇一樣，新型潛艇的排水量也已接近平衡極限。

從引進仿制到獨立科研生產的進步雖大，但潛艇研制型號少，缺乏長期遠洋訓練經驗，以及長時間無法實現高水平演習對抗，都會使潛艇的設計、應用經驗難以和德國等西歐國家相比。

新型水滴形潛艇同樣也已達到技術變革的拐點。後續型如果應用AIP技術和更先進的設備，也會面對俄羅斯曾遇到的問題，面對著是調整并放大現有艇體，還是開展全新項目研制的選擇。新型常規潛艇很難維持雙殼體結構，但由于技術積累和應用經驗都圍繞在蘇式雙殼體的范圍內，依靠現有基礎獨立開發單殼體先進潛艇會面對相當多困難。

後發先至說著簡單，但以相對落後的科研裝備條件，想要追趕都很困難，超越先行者更是說易行難。所謂跨越式發展，在世界復雜裝備科研歷史上幾乎就沒有過成功的例子。新型常規潛艇的研制，與其閉門造車的靠自己摸索來趟出道路，還不如在成功基礎上吸收和發展。俄羅斯雖然也是首次研制實用的單殼體潛艇，“阿穆爾”型潛艇目前還存在技術遺留問題，但與引進和技術轉讓難度更大的歐洲產品相比，“阿穆爾”的技術標準已經達到世界較先進水平，其技術和設計有很高的參考價值。

根據國際潛艇裝備采購的特點，大部分國家引進常規潛艇時，采購的潛艇數量大都是雙數。按照潛艇裝備應用的標準，只裝備1～2艘無法形成有效戰斗力：3艘可以保證1艘處于維修補充狀態，1艘在陣位海域值勤，剩余1艘作為增援或替補；擁有4艘則陣地值勤潛艇數量可達到2艘，獲得比較滿意的裝備部署規模和配合作戰的能力。同時，根據現代潛艇維護標準和成本控制條件，4艘是設置系統維護體系的基礎，潛艇備件儲備與完好率和成本曲線處于交點狀態，是滿足基本戰斗力和維護條件的最低裝備規模。因此，采購4艘“阿穆爾”是符合常規的。但如果本身具備較系統的潛艇研制能力，欠缺的主要是設計和試驗經驗及成品與系統綜合能力，那么成品采購就可能轉為引進核心技術自行研制。如果通過參考學習和部分合作仍無法得到必要收獲，采購成品“阿穆爾”將會是必須交的學費，4艘也是形成基本戰斗力的基礎裝備量。endprint